EDI法去除與回收廢水中Cr（Ⅵ）的研究.pdf

1、六價(jià)鉻，Cr(Ⅵ)，毒性極大，是具有致癌、致畸、致突變效應(yīng)的“三致物”。電鍍行業(yè)產(chǎn)生大量含Cr(Ⅵ)廢水，這些廢水主要來自鍍件漂洗、電鍍槽液拖曳和失效的鉻酸鈍化液。如果不經(jīng)過處理直接排放含Cr(Ⅵ)廢水，將對人類健康和環(huán)境安全造成極大威脅。所以，必須采取有效措施來去除廢水中的Cr(Ⅵ)。此外，Cr(Ⅵ)價(jià)格很高，如果能在去除廢水中的Cr(Ⅵ)的同時(shí)加以回收再利用對工業(yè)企業(yè)非常有實(shí)際意義。 目前用于處理含Cr(Ⅵ)廢水的技術(shù)各有優(yōu)

2、勢，但也存在明顯的不足。還原-沉淀法產(chǎn)生的大量污泥帶來二次污染問題；吸附法使用的多數(shù)吸附劑的吸附容量較小，吸附速率低，且不易再生；離子交換法中樹脂再生需要消耗大量的化學(xué)藥劑，且操作復(fù)雜，操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，運(yùn)行成本高；反滲透技術(shù)和電滲析技術(shù)(ED)處理低濃度Cr(Ⅵ)廢水時(shí)，處理出水難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。總之，采用現(xiàn)有的技術(shù)處理含Cr(Ⅵ)廢水時(shí)，很難在去除和回收兩方面同時(shí)滿足環(huán)境要求。 本論文系統(tǒng)地研究了一種能夠同時(shí)去除并回收低濃

3、度廢水中Cr(Ⅵ)的新方法一一電去離子法(EDI)。研究工作主要包括三部分：間歇EDI技術(shù)、連續(xù)EDI技術(shù)、和EDI-ED復(fù)合技術(shù)。間歇EDI過程中樹脂先處理Cr(Ⅵ)廢水至飽和，再通電再生樹脂，再生完成后樹脂重新用于處理廢水：連續(xù)EDI過程中持續(xù)通電處理廢水，以便同時(shí)去除和回收廢水中Cr(Ⅵ)；EDI-ED復(fù)合技術(shù)是將EDI與ED結(jié)合的二級濃縮回收系統(tǒng)，利用EDI處理廢水，Cr(Ⅵ)經(jīng)初步濃縮至：EDI陽極室后被循環(huán)系統(tǒng)傳送至ED進(jìn)行

4、二級濃縮，最終達(dá)到回收高濃度鉻酸液的目的。 研究結(jié)果證明，間歇EDI能有效地電再生被Cr(Ⅵ)離子飽和的陰離子交換樹脂，電再生后樹脂仍然能夠高效地去除廢水中的Cr(Ⅵ)。電再生過程回收的陽極液為純鉻酸溶液，Cr(Ⅵ)濃度達(dá)到5030 mg/L，能耗為5.33 kWh/mol Cr(Ⅵ)。間歇EDI：實(shí)驗(yàn)的成功也證明了Cr(Ⅵ)離子良好的電遷移特性，為連續(xù)EDI的研究打下基礎(chǔ)。 連續(xù)EDI技術(shù)能夠穩(wěn)定高效地同時(shí)去除和回收廢

5、水中的Cr(Ⅵ)。出水Cr(Ⅵ)濃度穩(wěn)定在0.06～0.46 mg/L，陽極室回收的鉻酸液濃度達(dá)到5010～6150 mgCr(Ⅵ)/L。研究中通過對比不同類型的陰離子交換樹脂和陰離子交換膜對EDI裝置進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。此外，本論文提出了關(guān)于連續(xù)EDI技術(shù)運(yùn)行參數(shù)的新概念--復(fù)合影響因子CMR，它綜合反應(yīng)了電流、流量和進(jìn)水Cr(Ⅵ)濃度三個(gè)因素對處理效果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，CMR與出水Cr(Ⅵ)濃度密切相關(guān)，且EDI過程存在一個(gè)CMR最

6、優(yōu)值。根據(jù)CMR最優(yōu)值，可以針對廢水水質(zhì)和流量的波動(dòng)調(diào)整電流，確保EDI高效率低能耗地連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。本論文構(gòu)建了全新的EDI-ED復(fù)合技術(shù)。該技術(shù)可以長期穩(wěn)定地同時(shí)實(shí)現(xiàn)對低濃度廢水中Cr(Ⅵ)的高效去除和回收再利用。EDI-ED復(fù)合技術(shù)的處理出水Cr(Ⅵ)濃度始終低于0.5 mg/L，滿足排放標(biāo)準(zhǔn)；最終回收的陽極鉻酸液濃度達(dá)到1.41 mol/L，完全滿足直接回用于電鍍槽的要求。EDI-ED系統(tǒng)中EDI單元能耗4.70 kWh/mol